IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

           Мороженое - это замороженная смесь компонентов молока, заменителей сахара, стабилизаторов, эмульгаторов, вкусовых и ароматизирующих веществ. Набор этих продуктов носит название смесь, она перед замораживанием пастеризуется и гомогенизируется.  В процессе замораживания происходит быстрый отвод теплоты, а смесь интенсивно перемешивают для наполнения продукта воздухом, что придаёт ему желаемую однородность и мягкость.

            Разнообразие видов выпускаемого мороженого определяется их вкусом, ароматом и упаковкой. Состав мороженого может различаться в зависимости от местных предпочтений и условий рынка. Термин «мороженое» объединяет группу продуктов, отличающихся многообразием рецептур, молочных компонентов, составом подсластителей, вкусовых добавок, фруктов, орехов; продуктов, замороженных различными способами, разных размеров и форм, во всевозможной упаковке.

            Мороженое не является конечным продуктом преобразования молочных смесей. На сегодняшний день мороженое используется как и промежуточный полуфабрикат в качестве составного компонента для приготовления  молочных коктейлей. Но не любая взбитая замороженная молочная смесь может быть пригодна для этих целей, т.к. при разбавлении мороженого молоком и последующим взбиванием может не получиться продукт с ожидаемыми показателями качества. К качественным характеристикам молочного коктейля относится: относительная сладость, насыщенность вкуса, консистенция, скорость пенообразования, устойчивость пены. Если вкус коктейля можно получить за счёт варьирования физико-химическими показателями мороженого, то показатели взбитости определяются качественным составом ингредиентов и их свойствами. В молочных коктейлях наивысшего качества взбитость должна быть не ниже 50%, при этом распределение воздуха в смеси должно быть равномерным по всему объёму смеси. Подбор физико-химических показателей, а так же составных компонентов определяют пенообразующую способность молочных смесей. Цель разработки получить продукт, сочетающий свойства мороженого и полуфабриката для приготовления молочных коктейлей.

            Для вышеуказанной цели были решены следующие задачи:

*определить наилучший состав и соотношения компонентов в мороженом для коктейлей с высокой пенообразующей способностью за счёт варьирования следующими факторами:

-жирность мороженого;

-СОМО (сухой обезжиренный молочный остаток);

-характер подсластителя;

-вид стабилизатора;

-количество эмульгатора;

-кислотность.

*разработать технологию мороженого для приготовления молочных коктейлей

            Большинство пищевых полуфабрикатов и готовых продуктов производится с формированием эмульсий и пен, которые являются чрезвычайно сложными термодинамически неустойчивыми дисперсными системами. Поэтому изучение влияния физико-химических факторов на пенообразующую способность полидисперсных систем невозможно.

            Наибольший интерес с точки зрения строения представляют жидкие пены, которые состоят из пузырьков газа, разделённых прослойками жидкости (ламеллами). Геометрическая форма газовых пузырьков в жидкой пене зависит от соотношения объёмов газа и жидкости в ней, степени полидисперсности и способа упаковки пузырьков. Так как пены содержат более 90% газа (по объёму), то пузырьки имеют форму полиэдров. Полиэдричность пузырьков газа в полидисперсных системах объясняется тем, что наибольшая доля объёма φ, которую могут занимать идентичные сферы равна 0.74-0.78. [1]

Структура пенной массы изображена на рисунке 1. Полиэдрические пузыри пены разделяются почти плоскими жидкими плёнками. Газовая фаза отделена от плёнки двухмерной поверхностью - межфазной границей. Три смежных жидкие плёнки соединяются вдоль ребра под двугранным углом 120°-углом Шнайнера. Это двухмерный случай соединения ламелл. Сформированное правило следует из равновесия ребра Плато под действием трёх векторных сил поверхностного натяжения, действующих вдоль жидких плёнок.[1]

            Жирность мороженого, один из наиболее значимых показателей, определяющих органолептические показатели готового продукта. Была исследована пенообразующая способность смеси молока жирностью 2.6%, СОМО=9% с мороженным жирностью 8,10,12,14,16%. При этом физико-химические показатели мороженого как СОМО =8% и сахароза=15% определялись исходя из наилучших вкусовых качеств продукта. В качестве стабилизатора использовался желатин. Смесь мороженого и молока взбивалось блендером со скоростью вращения диска 2500об/мин, при этом температура смеси находилась в пределе 0-2°С. В результате проведённых исследований были получены значения пенообразующей способности и  устойчивости пен смеси продуктов. Результаты исследований приведены в таблице 1.

 

            Таблица 1. Влияние массовой доли жира на пенообразующую способность смеси мороженого и молока.

Массовая доля жира в мороженом, %	Массовая доля жира в смеси мороженого с молоком (1:1) ,%	Пенообразующая способность, %	Устойчивость пен через 1 час, %
8.0	5,3	42,3	90,0
10.0	6,3	45,5	82,0
12.0	7,3	50,2	73,0
14.0	8,3	48,4	60,0
16.0	9,3	47,8	52,0

 

            Результаты, приведённые в таблице 1, свидетельствовали о том, что жировая фаза оказала существенное влияние на пенообразующую способность молочного коктейля. Условно зависимость пенообразования смеси молока и мороженого от жирности последнего можно разбить на две составляющих ветви до12% и более12%. Можно предположить, что при формировании пены происходила конкуренция между белковыми веществами и липидами молока, что, вероятно, связано с их антагонистическим действием по отношению друг к другу. Полученная закономерность роста пенообразующей способности с увеличением массовой доли жира мороженого с 8 до 12% обусловлена проявлением поверхностно-активных свойств по отношению к разделу фаз плазма-воздух липидных компонентов молока. Пенообразование приводило к агрегации жировых шариков, которые создавали затруднения для синерезиса жидкости и вовлекались в поверхность раздела фаз в момент её образования в момент её образования за счёт гидрофобизации поверхности и тем самым стабилизировали пену.[2]

            Однако при повышении жирности от 12% и более, в пенообразных массах проявляется тенденция к коалесценции, что вызывает их разрушение.

Из результатов исследования можно сделать вывод, что жирность мороженого 12%, является оптимальной, не смотря на пониженную устойчивость её пены т.к. разрабатываемый продукт употребляется в течение 5 мин.

            Сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО) - показатель, характеризующий насыщенность вкуса мороженого и его структуры. В составе СОМО содержится 37% белка (преимущественно казеины), 52%- лактозы и  11% минеральных солей.

            Была исследована пенообразующая способность смеси молока (по физико-химическим показателям идентичного молоку в опыте с жиром) с мороженным  с показателями СОМО 6,8,10,12%. При этом физико-химические показатели мороженого как жирность =12% и сахароза=15% определялись исходя из наилучших вкусовых и пенообразующих качеств продукта. Смесь мороженого и молока взбивалось блендером со скоростью вращения диска 2500об/мин, при этом температура смеси находилась в пределе 0-2°С. В результате проведённых исследований были получены значения пенообразующей способности и устойчивости пен смеси продуктов. Результаты исследований приведены в таблице 2.

            Таблица 2. Влияние СОМО на пенообразующую способность смеси мороженого и молока.

Массовая доля СОМО в мороженом, %	Массовая доля СОМО в смеси мороженого с молоком (1:1) ,%	Пенообразующая способность, %	Устойчивость пен через 1 час, %
6,0	7,5	34,0	52,0
8,0	8,5	48,2	68,0
10,0	9,5	56,3	81,0
12,0	10,5	68,5	90,0

 

Анализ полученных результатов показал, что для достижения максимального уровня пенообразования система должна содержать 10,5% СОМО. Это подтвердило имеющиеся в литературе сведения о молочных белках, как о поверхностно-активной группе соединений, способных к образованию дисперсных структур.[3]

Стабилизаторы вводят в смесь для улучшения структуры и консистенции мороженого. Стабилизаторы, как правило, являются гидрофильными коллоидами белковой или полисахаридной природы. В результате их действия увеличивается вязкость и взбиваемость смеси, повышающая дисперсность воздушных пузырьков.

            Исходя из классификации стабилизаторов, в исследованиях были использование различные их группы: желатин, крахмал + казеинат натрия, каррагинан. Нормы внесения стабилизаторов были определены в соответствии с физико-химическими показателями мороженого (желатин 0,4%, крахмал 0,7% + казеинат натрия 0.4%, каррагинан 0,4%). Для исследования было использовано молоко с показателям, идентичного в выше указанных опытах. При этом физико-химические показатели мороженого как жирность =12%, СОМО=12% и сахароза=15% определялись исходя из наилучших пенообразующих качеств продукта. Результаты влияния стабилизаторов на пенообразование и устойчивость пен и представлены в таблице 3.

 

            Таблица 3. Результаты влияния стабилизаторов на пеноообразование и устойчивость пен.

Вид стабилизатора	Пенообразующая способность, %	Устойчивость пен через 1 час, %
Желатин	68,3	90,0
Крахмал+казеинат натрия	92,0	84,0
Каррагинан	74,0	94,0

 

            Устойчивость пен, объясняется структурообразующими свойствами добавляемых стабилизаторов. Наибольшая пенообразующая способность при использовании смеси стабилизирующих веществ (казеинат натрия+крахмал), возможно, объясняется увеличением массовой доли белка в смеси и разветвлению молекул полисахарида.

            Эмульгаторы относят к веществам, которые в малых концентрациях способствуют образованию и стабилизации эмульсий в силу наличия в молекуле гидрофобных и гидрофильных участков.

            В качестве эмульгатора в смеси мороженого использовался полисорбат (Twin 80)

Для исследования было использовано молоко с показателям, идентичного в выше указанных опытах. При этом физико-химические показатели мороженого как жирность =12%, СОМО=12% и сахароза=15%, стабилизатор - крахмал+казеинат натрия, определялись исходя из наилучших пенообразующих качеств продукта.

            Результаты влияния стабилизаторов на пенообразование и устойчивость пен и представлены в таблице 4.

 

            Таблица 4. Зависимость концентрации эмульгатора и пенообразующей способностью и устойчивость пен.

Массовая доля эмульгатора в мороженом, %	Массовая доля эмульгатора в смеси мороженого с молоком (1:1) ,%	Пенообразующая способность, %	Устойчивость пен через 1 час, %
0	0	92,0	84,0
0,25	0,12	101	75,0
0,5	0,25	110	40,0
0,75	0,37	78,0	38,0
1,0	0,5	50,0	30,0

            Анализ результатов, приведённых в таблице 4, показал, что полисорбат повышает пенообразующую способность молочных композиций. Максимальное увеличение пенообразующей способности у образца с массовой долей добавляемого эмульгатора в мороженом 0,5%. Это, возможно, обусловлено единой природой указанных восстановителей. При  концентрации поверхностно-активных веществ более 0.5% с поверхности оболочек жировых шариков вытесняются казеины,  происходит переизбыток белковых веществ в растворе, что приводит к интенсивной флотации воды, в результате чего разрушается пена.

 На сегодняшний день в производствах мороженого распространено применять глукозо-фруктозные сиропы в качестве заменителя сахарозы, с целью улучшения консистенции готового продукта и увеличения вкусовых качеств, благодаря повышению дисперсности готового продукта и понижению точки замерзания смеси мороженого. Сладость глюкозно-фруктозного сиропа величина относительная и равна 0.50 сладости сахарозы. Целью следующего испытания было определить роль сахаров в формировании молочных пен. Влияние массовой доли сахарозы и сахарозаменителей представлено в таблице 5.

            Таблица 5. Определения влияния массовой доли сахарозы на пенообразующую способностью и устойчивость пен.

Массовая доля сахарозы или сахарозы + ГФС в мороженом, %	Массовая доля сахарозы или сахарозы + ГФС в смеси мороженого с молоком (1:1) ,%	Пенообразующая способность, %	Устойчивость пен через 1 час, %
14	7	115	48,0
15	7,5	110	40,0
16	8	94	35,0
12+6	6+3	54	26,0
13+4	6,5+2	68	29,0
14+2	7+1	82	32,0

            Полученные результаты свидетельствуют об отрицательном влиянии сахарозы и ГФС на пенообразующую способность смеси молока с мороженым, возможно в следствие повышения поверхностного натяжения последнего.

Кислотность (как активная, так и титруемая) оказывает влияние на пенообразование белоксодержащих растворов. Нормальная титруемая кислотность смеси мороженого с молоком 16-21°Т что соответствует минимальному значению пенообразующей способности. В мороженое в процессе созревания за 30 мин перед фризерованием вносили различное количество лимонной кислоты для изучения влияния рН среды на изменение пенообразующих свойств при аэрировании. Результаты исследований представлены в таблице 6.

            Таблица 6. Влияние титруемой и активной кислотности на пенообразующую способностью и устойчивость пен.

Титруемая кислотность, °Т	Активная кислотность, pH	Пенообразующая способность, %	Устойчивость пен через 1 час, %
18	6.5	110	40.0
22	5.4	115	48.0
26	4.9	122	62.0
30	4.65	130	72.0
34	4.4	120	78.0

 

            При нарастании титруемой кислотности до 30°Т пенообразующая способность увеличивается на 18% это связано с флотацией в межфазные плёнки пены соединений, обуславливающих кислый характер молока (органические кислоты, их кислые соли, белки и т.д.) С повышением титруемой кислотности устойчивость межфазных плёнок пен увеличивается, несмотря на то, что значения межфазной поверхности в силу насыщения воздухом увеличиваются. Данный эффект усиливается за счёт мелкодисперсных пенообразных масс, полученных при повышении кислотности молочной системы.[4]

            В данной работе описана технология разработки рецептуры мороженого для последующего его использования в качестве полуфабриката для приготовления молочных коктейлей с высокой пенообразующей способностью. При этом была выбрана смесь мороженого со следующими физико-химическими показателями (массовая доля жира =12%, СОМО=12% и сахароза=14%, стабилизатор - крахмал+казеинат натрия в количествах 0.7 и 0.4% от массы смеси соответственно, эмульгатор - полисорбат в количестве 0.5%, кислотность смеси 30°Т ), которая определялась исходя из наилучших пенообразующих качеств продукта.

Так в результате исследований, было установлено, что смесь мороженого с молоком может быть взбита до 130% с устойчивостью пены в 72%, эти показатели превысили значения стандартных смесей на 70%.

Таким образом, разработанная технология позволяет получить продукт, сочетающий свойства мороженого и полуфабриката для приготовления молочных коктейлей.

Работа выполнена в лаборатории ООО «НБН-Пломбир» и  на кафедре «Технология переработки сельскохозяйственной продукции» Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого под руководством профессора Глущенко Л.Ф. (http://www.famous-scientists.ru/329/).

 

Используемая литература:

1) Кругляков П.М., Ексерова Д.Р. Пена и пенные плёнки.-М.:Химия, 1990.

2) Уманский М.С.Влияние липокомплекса молочных систем на их пенообразующие   свойства //Хранение и переработка сельхозсырья. 2003 №8.

3) Измайлова В.Н. Поверхностные явления в белковых системах.-М.:Химия, 1988-240с.

4) Остроумова Т.Л.Взаимосвязб кислотности и пенообразующей активности молока //     Молочная промышленность. 2006 №6.

 

Код для цитирования: Скопировать